Giáo án Vật lý 10 Tiết 20 - Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo - định luật Húc (Hooke)

Tiết 20 - Bài 12: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC (HOOKE) Ngày soạn: Ngày dạy Lớp 10A. Sĩ số: .. Vắng 6/10/2018 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức, kĩ năng và thái độ a. Về kiến thức: - Nêu được đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo đặc biệt là về điềm đặt và hướng. - Phát biểu và viết công thức của định luật Húc, nêu rõ ý nghĩa các đại lượng có trong công thức và đơn vị của các đại lượng đó. - Nêu được những đặc điểm về lực căng của dây và lực pháp tuyến của hai bề mặt tiếp xúc là hai trường hợp đặc biệt của lực đàn hồi. - Biết được ý nghĩa của các khái niệm: giới hạn đàn hồi của lò xo cũng như của các vật có khả năng biến dạng đàn hồi. b. Về kĩ năng: - Giải thích được sự biến dạng đàn hồi của lò xo; biểu diễn được lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn và khi bị nén; sử dụng được lực kế để đo lực. - Vận dụng được định luật Húc để giải các bài tập có liên quan đến bài học. c. Thái độ - Cẩn thận, trung thực, đoàn kết, hợp tác; - Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn. - Cẩn thận, chính xác, tuân thủ quy trình. 2. Định hướng phát triển năng lực - Năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực sử dụng ngôn ngữ. Năng lực tính toán. - Năng lực sử dụng kiến thức vật lý. 3. Phương pháp kỹ thuật dạy học - Phương pháp: Đàm thoại, thuyết trình, gợi mở, vấn đáp, giải quyết vấn đề, pp thực nghiệm. - Kỹ thuật dạy học: Tổ chức hoạt động nhóm( lớn, nhỏ), động não. II. CHUẨN BỊ 1) Giáo viên: Giáo án điện tử 2) Học sinh: Ôn lại những kiến thức về lực đàn hòi của lò xo và lực kế đã học ở lớp 6. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG 1. Ổn định tổ chức (1’): kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ: (2') Vật nặng treo bởi một sợi dây thẳng đứng, hãy xác định các lực tác dụng lên vật? 3. Đặt vấn đề: (1') Khi em kÐo d·n mét lß xo, lß xo cã t¸c dông vµo tay em mét lùc nµo kh«ng ? Lùc ®ã cã xu hướng như thÕ nµo? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động 1: (10 phút) Nhắc lại khái niệm về lực đàn hồi của lò xo. Xác định hướng và điểm đặt của lực đàn hồi. CH1.1: Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện khi nào? Có tác dụng gì? Khi nào có thể phát hiện ra sự tồn tại của lực đàn hồi của lò xo? CH1.2. Yêu cầu HS thảo luận theo nhóm (cặp đôi) và trả lời câu hỏi C1 GV gợi ý: Các em dựa vào định nghĩa lực đàn hồi và những nhận xét trên, hãy suy nghĩ trả lời câu hỏi: Lực đàn hồi xuất hiện tại vị trí nào của lò xo? Có hướng như thế nào? Điểm đặt ở đâu? - Trong các TN trên, do trọng lượng của quản nặng, do lực kéo của tay gọi chung là ngoại lực thì hướng của lực ĐH ở mỗi đầu của lò xo ngước với hướng của ngoại lực gây biến dạng. CH1.3: Các em có nhận xét gì về hướng của lực đàn hồi ở 2 đầu lò xo? + Mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo? - Hs TL nhóm rồi trả lời: + Dùng 2 tay kéo 2 đầu của lò xo thì thấy nó bị dãn ra. + Đặt quả nặng lên trên lò xo thì thấy lò xo bị nén lại. + Móc quả nặng vào đầu dưới của 1 lò xo gắn cố định thì thấy lò xo bị dãn ra. + Lực mà lò xo khi biến dạng tác dụng vào quả nặng, hoăc tác dụng vào tay người trong các TN trên gọi là lực đàn hồi - TL nhóm rồi trả lời: + Lực ĐH xuất hiện ở hai đầu lò xo, điểm đặt của lực đàn hồi là các vật tiếp xúc với lò xo tại 2 đầu đó. + Lực đàn hồi có hướng sao cho chống lại sự biến dạng. - 2 đầu lò xo lực ĐH có hướng ngược nhau. + 2 tay chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo có điểm đặt tại tay người, cùng phương, ngược chiều với lực kéo. + Khi lực ĐH cân bằng với lực kéo của lò xo thì ngừng dãn.. + Khi thôi kéo, lực ĐH làm cho lò xo lấy lại chiều dài ban đầu. Khái niệm: Lùc ®µn håi (ĐH) xuÊt hiÖn khi mét vËt bÞ biÕn d¹ng vµ cã xu h­íng chèng l¹i nguyªn nh©n g©y ra biÕn d¹ng I. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo. Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả 2 đầu của lò xo: - §iÓm ®Æt: tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với vật làm nó biến dạng - H­íng: - Khi daõn, löïc ñaøn hoài cuûa loø xo höôùng theo truïc cuûa loø xo vaøo phía trong - Khi neùn, löïc ñaøn hoài cuûa loø xo höôùng theo truïc cuûa loø xo ra ngoaøi. - Ph­¬ng: Trïng víi trôc lß xo. Hoạt động 2: (10 phút) Thí nghiệm tìm hiểu mối quan hệ giữa độ dãn của lò xo và độ lớn của lực đàn hồi. CH2.1: Ở lớp 6 chúng ta đã biết khi độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực ĐH càng lớn, tuy nhiên chúng ta chưa biết mối quan hệ định lượng như thế nào? Vậy chúng ta cùng nhau tiến hành TN như hình 12.2 SGK. - Các em chú ý: Lò xo bị dãn ra là do trọng lượng của quả cân. + Phải chọn các lò xo giống nhau - Theo ĐL III Niu-tơn, khi quả cân đứng yên à lực kéo của quả cân có độ lớn bằng với lực ĐH. Vậy, xác định trọng lượng của các quả cân cho ta biết độ lớn của lực đàn hồi. CH2.2: trả lời C2: Lực lò xo có độ lớn bằng bao nhiêu ? Tại sao? muốn tăng lực của lò xo lên 2 hoặc 3 lần ta làm cách nào? CH2.3: Yêu cầu HS trả lời C3: Các kết quả trong bảng cho ta thấy mối quan hệ như thế nào giữa độ lớn lực đàn hồi với độ dãn của lò xo? CH2.4: Nếu treo quá nhiều quả cân thì sao? - GV tiến hành TN để kiểm tra nhận xét trên. - Đó chính là do chúng ta kéo vượt quá GHĐH của lò xo - HS quan sát TN và trả lời |+ Khi quả nặng đứng yên P = F®h +(muốn tăng lực của lò xo lên 2 hoặc 3 lần trì phải treo thêm 2 hoặc 3 quả cân giống hệt nhau) + Ghi lại kết quả TN để trả lời C3 (khi độ biến dạng tăng thì lực ĐH tăng; Tỉ số giữa độ dãn & lực đàn hồi có thể coi là không đổi) - Lò xo vẫn tiếp tục dãn nhưng không co lại như ban đầu. II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc. 1. Thí nghiệm. Gọi chiều dài ban đầu của lò xo là Chiều dài của lò xo khi bị biến dạng là Độ biến dạng của lò xo là Treo vËt nÆng vµo lß xo: |+ Khi quả nặng đứng yên P = F®h Th×: P = F®h C3: Đó là mối liên hệ giữa trọng lượng của các quản cân (cũng là độ lớn của lực đàn hồi) với độ dãn của lò xo. Nhận xét : F®h tỉ lệ với 2. Giới hạn đàn hồi của lò xo. Giới hạn đàn hồi là độ biến dạng lớn nhất mà sau khi thôi chịu lực tác dụng, vật còn tự trở lại hình dạng ban đầu. Hoạt động 3: (10 phút) Phát biểu định luật Húc - Thông báo kết quả nghiên cứu của Robert Hooke. - Thông báo nội dung định luật: trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Trong đó: k là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo là độ biến dạng của lò xo. - Chú ý đối với trường hợp lò xo bị dãn. trường hợp lò xo bị nén - Hs lắng nghe và ghi nhận. +Lò xo dãn: + Nén: 3. Định luật Húc Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Trong đó: k là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo (N/m) là độ biến dạng của lò xo. (m) - Chú ý đối với trường hợp lò xo bị dãn. trường hợp lò xo bị nén Vậy: +Lò xo dãn: + Nén: Hoạt động 4: (5 phút) Tìm hiểu về lực đàn hồi trong một vài trường hợp cụ thể - Cho hs quan sát 1 dây cao su và một lò xo. CH4.1: Lực ĐH ở dây cao su & ở lò xo xuất hiện trong trường hợp nào? CH4.2: Vì vậy lực ĐH của dây gọi là lực căng. - KL: Điểm đặt & hướng của lực căng: giống như lực ĐH của lò xo. - Trường hợp các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực ĐH vuông góc với mặt tiếp xúc. - ĐV lò xo lực ĐH xuất hiện khi lò xo dãn hoặc nén. - Dây cao su lực ĐH chỉ xuất hiện khi dây bị kéo căng. - 4. Chú ý: - Điểm đặt & hướng của lực căng: giống như lực ĐH của lò xo. - Trường hợp các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực ĐH vuông góc với mặt tiếp xúc. C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP, VẬN DỤNG Hoạt động 5 : (5 phút) VËn dông – Cñng cè - GV củng cố nội dung kiến thức của bài - Cho HS Làm bài tập vận dụng: BT: Treo một vật vào đầu dưới của một lò xo gắn cố định thì thấy lò xo dãn ra 5cm. Tìm trọng lượng của vật. Cho biết lò xo có độ cứng 100 N/m.   A. 500N    B. 0,05N  C. 20N D. 5N - HS xem l¹i néi dung kiÕn thøc ®· häc. - C¸ nh©n vËn dông lµm bµi tËp theo h­íng dÉn GV. BT: Bài giải Khi vật đứng yên thì P = = 100.0,05 = 5(N) Chọn đáp án D D. HOẠT ĐỘNG TÌM TÒI MỞ RỘNG Ho¹t ®éng 6: (1 phút) H­íng dÉn vÒ nhµ vµ tæng kÕt - Về nhà đọc phần có thể em chưa biết, học lại bài và chuẩn bị bài tiếp theo. - Tìm hiểu thêm một số ứng dụng của lực đàn hồi; Giải thích nguyên tắc hoạt động của giảm sóc xe máy? - NhËn xÐt buæi häc - Ghi c©u hái vµ nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau. - Ghi nhí vµ tiÕp nhËn nhiÖm vô häc tËp. V. RÚT KINH NGHIỆM